ЛР 20
.docМинистерство образования Российской Федерации
Казанский государственный технологический университет
Кафедра ПАХТ
Лабораторная работа № 20
Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с механическим перемешиванием.
Выполнил:
Студент группы 513142
Пак Е. Р.
Проверила:
Нургалиева А. А.
Казань 2006г.
Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с
механическим перемешиванием.
Цель работы: экспериментальное определение коэффициентов мссоотдачи и обобщение их зависимости от интенсивности перемешивания в виде критериального уравнения.
Описание установки.
Лабораторная установка состоит из бочка с перегородками и лопастной мешалкой. Бачок выполнен из органического стекла. Размеры лопастей и перегородок, расположение мешалки в сосуде определены исходя из принятых соотношений размеров для нормализованных аппаратов и составляют:DБ = 240 мм – диаметр бочка; dм = 0,66 ∙ DБ =160 мм – диаметр окружности, ометаемой лопастной мешалкой; в=0,1∙DБ = 24 мм – ширина лопасти мешалки; h= = 0.3 ∙DБ= 70 мм – глубина погружения мешалки; НБ = 0,8 ∙DБ= 192 мм – высота бочка; число лопастей – 2. частота вращения мешалки регулируется изменением напряжения, подводимого к коллекторному электродвигателю, и высвечивается на табло.
Температура воды замеряется термометром. Таблетка закрепляется на иголках таблеткодержателя, поэтому она растворяется по всей поверхности равномерно.
Контрольно-измерительные приборы: аналитические весы с набором разновесов; микрометр; термометр с ценой деления 0,1 0С; секундомер.
Порядок выполнения работы
Для выполнения необходимо иметь 4 подготовленных таблеток, примерно одинаковых размеров.
-
Наполнить бачок до уровня НБ = DБ.
-
Взвесить таблетки на аналитических весах с точность до 0,01 г и пронумеровать их.
-
Обмерить таблетки и записать их размеры с точностью ±0,01 мм
-
Включить электродвигатель, установить требуемое число оборотов мешалки. Опыты проводить при числах оборотов мешалки в пределах 60 – 135 об/мин. Скорость мешалки определяется с помощью электронного тахометра 8 или визуально.
-
Закрепить таблетку в таблеткодержателе, опустить ее в бачок с одновременным включением датчика контроля времени и выдержать там 60 секунд. По истечении контрольного отрезка времени, когда свет сигнальной лампы датчика перейдет в режим мигания, вынуть таблетку и осторожно вытереть фильтровальной бумагой.
-
Записать номер таблетки и положить в сушильный шкаф на 20 – 30 минут.
-
Выполнить эти же операции с остальными таблетками при других частотах вращения мешалки, выдерживая таблетки в сосуде в течение установленного времени.
-
Таблетки после высушивания взвесить и записать их массу.
-
Результаты измерений записать в таблицу №1
Таблица результатов измерения таблица №1
№ таблеток |
М0, кг |
М, кг |
DT, м |
НТ,, м |
t, c |
n, об/мин |
Т, 0С |
Снас, кг/м3 |
D, м2/с |
Примечание |
1 |
0,0026 |
0,0024 |
0,01148 |
0,01258 |
60 |
35 |
22 |
341 |
1,594 10-9 |
|
2 |
0,00159 |
0,00117 |
0,0129 |
0,00859 |
60 |
83 |
|
|||
3 |
0,0019 |
0,00135 |
0,00124 |
0,00953 |
60 |
101 |
|
|||
4 |
0,00277 |
0,002 |
0,01395 |
0,00922 |
60 |
123 |
|
Обработка опытных данных
Таблица расчетных величин
№ таблеток |
n, c-1 |
F, м2 |
, м/с |
Nu’жоп |
Reм |
lg Nu’жоп |
lg Reм |
B*граф |
В*ан |
mграф |
mан |
Nu’жрасграф |
Nu’жрасан |
1 |
0,58 |
0.00066 |
0,000053 |
2729 |
11334 |
3.44 |
4.05 |
12,6
|
10
|
0.57 |
0.6 |
2570 |
2692 |
2 |
1,38 |
0.00061 |
0,000044 |
3436 |
26968 |
3.54 |
4.43 |
4266 |
4571 |
||||
3 |
1,68 |
0.00061 |
0,000034 |
4447 |
32830 |
3.65 |
4.52 |
4786 |
5129 |
||||
4 |
2,05 |
0.00071 |
0,000053 |
5357 |
40061 |
3.73 |
4.60 |
5248 |
5754 |
А). вычисление поверхности таблетки
1. F =3.14 0.01148(0.01258 + 0.5 0.01148) = 0.00066 м2
2. F =3.14 0.0129(0.00859 + 0.5 0.0129) = 0.00061 м2
3. F =3.14 0.0124(0.00953 + 0.5 0.0124) = 0.00061 м2
4. F =3.14 0.01395(0.00922 + 0.5 0.01395) = 0.00071 м2
Б) коэффициент массоотдачи
1. ж = (0,0026 – 0,00294)/ 0,00066 341 60 = 0,000027 м/с
2. ж = (0,00159 – 0,00117)/ 0,00061 341 60 = 0,000034 м/с
3. ж = (0,0019 – 0,00135)/ 0,00061 341 60 = 0,000044 м/с
4. ж = (0,00277 – 0,002)/ 0,00071 341 60 = 0,000053 м/с
В) Критерий Рейнольдса
Reм = ρdм2n/μ
1. Reм = 1000 ∙0.162∙0.58/1310 ∙10 -6= 11334
2. Reм = 1000 ∙0.162∙1.38/1310 ∙10 -6= 26968
3. Reм = 1000 ∙0.162∙1.68/1310 ∙10 -6= 32830
4. Reм = 1000 ∙0.162∙2.05/1310 ∙10 -6= 40061
Г) диффузионный критерий Нуссельта:
Nu’ж = βж ∙dм / D
1. Nu’ж =0,000027∙0,16 / 1.583∙10 -9 = 2729
2. Nu’ж =0,000034∙0,16 /1.583∙10 -9 = 3436
3. Nu’ж = 0,000044∙0,16 /1.583∙10 -9 = 4447
4. Nu’ж = 0,000053∙0,16 /1.583∙10 -9 = 5357
Д) определение коэффициентов В* и m
Графический метод
№ таблеток |
lg Nu’жi |
lg Reмi |
1 |
3.44 |
4.05 |
2 |
3.54 |
4.43 |
3 |
3.65 |
4.52 |
4 |
3.73 |
4.60 |
Из графика получим, что lgB*= 1,1, В* =12,6
m = 0,57
Аналитический метод
составляем уравнение
lgNu’ж1 + lgNu’ж2 = 2lgB* + m( lgReм1+ lgReм2)
lgNu’ж3 + lgNu’ж4 = 2lgB* + m( lgReм3+ lgReм4)
3,44 + 3,54 = 2 lgB* + m (4.05 + 4.43)
3,65 + 3,73 = 2l gB* + m(4.52 + 4.6)
6.98 = 2 lgB* + 8.48 m
7.38 = 2 lgB* + 9.12m
m=0.6
lgB*= 1
В* =10
Для аналитического метода
lgNu’ж = lgB* + milgReMi
1.lgNu’ж1 = 1 + 0,6 ∙4.05 = 3,43 Nu’ж = 2692
2.lgNu’ж2 = 1 + 0,6 ∙4.43 = 3,66 Nu’ж = 4571
3.lgNu’ж3 = 1 + 0,6 ∙4.52 = 3,71 Nu’ж = 5129
4.lgNu’ж4 = 1 + 0,6 ∙4.60 = 3,76 Nu’ж = 5754
Для графического метода
lgNu’ж = lgB* + milgReMi
1.lgNu’ж1 = 1,1 + 0,57 ∙4.05 = 3,41 Nu’ж = 2570
2.lgNu’ж2 = 1,1 + 0,57 ∙4.43 = 3,63 Nu’ж = 4266
3.lgNu’ж3 = 1,1 + 0,57 ∙4.52 = 3,68 Nu’ж = 4786
4.lgNu’ж4 = 1,1 + 0,57 ∙4.60 = 3,72 Nu’ж = 5248
Вывод: провели опыт и экспериментально определили коэффициент массотдачи. Разными способами определили критерий Нуссельта.